弹道导弹防御系统的核心要素是解决弹头、诱饵的发现与识别问题。弹道导弹中段因飞行时间长,而成为目标识别和实施拦截的最佳时期。目前,X波段雷达是美国弹道防御系统中主要用于进行目标识别的装备,相对于X波段雷达,低频段雷达能探测到更远的距离,若能用低频段雷达实现中段目标特性反演,则可将弹道导弹的识别时间提高近20分钟。本文着眼于低频段雷达中段目标特性反演难题,在分析谐振区目标散射特性的基础上,提出有效的极点提取方法,建立了早晚期响应模型,初步阐明了早晚期响应关系和低频段雷达目标微多普勒调制的物理基础。同时,针对电离层效应和高速平动对目标微动参数估计、窄带成像等特性反演手段的影响,分别提出了有效的补偿技术。论文的主要工作如下:第一章首先介绍了课题研究的背景及意义,归纳了当前中段目标特性研究的主要手段;接着,详细地分析了微动目标特征提取、窄带雷达成像技术的国内外研究现状与存在的问题;最后,对本文工作进行总结归纳。第二章主要研究了谐振区进动目标的散射特性,并完成了早晚期响应特性提取。首先介绍了RCS的基本概念,并详细阐述了瑞利区、谐振区、光学区RCS的特点。接着,分析了谐振区进动目标的早晚期特性,针对早期响应采用ISAR成像进行研究,针对晚期响应采用改进的矩阵束法进行极点提取,用仿真实验验证了提取方法的有效性。最后,利用早晚期响应完成目标瞬态响应建模,并用正弦调频傅里叶变换算法完成对重建信号的进动参数估计。第三章提出了一种基于目标轨道信息的平动补偿算法。首先,建立了二体运动下的目标轨道模型和微动目标的雷达观测模型;其次,利用目标轨道参数完成平动粗补偿,再采用多次共轭对称相乘法进行残余平动项补偿;最后,通过仿真实验分析了平动的补偿精度,证明了该方法的有效性。相较基于微多普勒峰值信息提取的平动补偿方法,本方法的计算精度更高,估计效果更好。第四章提出了一种基于多载频调制的电离层效应校正方法。首先,阐述了电离层的基本概念并建立相应的相位超前方程;其次,利用第三章已完成平动补偿后的多载频雷达回波进行相位提取,分别求解微动时延和电离层时延的表达式;最后,通过仿真实验分析了微动参数和电离层参数的均方根误差,证明了该方法的有效性。相较基于SAR成像的电离层效应双频校正法,本方法估计的电离层参数均方根误差更小,算法性能更稳定。第五章是本文的总结与展望。本章在分析创新点的同时对全文工作进行总结,探讨了低频段雷达中段目标特性研究的发展趋势,分析了下一步在实测过程中需要研究的早晚期响应分离和提取难题。